高壓斷路器在開斷短路電流時，觸頭間的電源電壓恢復(fù)過程，往往由于振蕩恢復(fù)電壓的出現(xiàn)，不僅延長了開斷電路的時間，甚至在特殊運(yùn)行狀態(tài)下，可能發(fā)生不能切斷電弧或在系統(tǒng)中引起危險的過電壓。這將威脅著設(shè)備的絕緣，并影響系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，對此，必須予以重視，同時采取相應(yīng)對策。
1、高壓斷路器切斷小電感電流的工作狀態(tài)
當(dāng)高壓斷路器切斷空載變壓器、勵磁電流、并聯(lián)電抗器以及空載高壓電動機(jī)等電路時，開斷的都是幾安到幾十安的小電流，遠(yuǎn)比短路電流小。但是，由于斷路性能不同，可能會引起高頻振蕩或危險的過電壓。
油斷路器借助電弧能量使滅弧介質(zhì)(油)汽化，產(chǎn)生氣壓來進(jìn)行滅弧，當(dāng)開斷小電感電流時，往往產(chǎn)生的氣壓不足以滅弧，出現(xiàn)電弧燃燒不穩(wěn)定，從而產(chǎn)生高頻振蕩。高壓空氣斷路器和六氟化硫斷路器等，由于依靠外界能量滅弧，而且滅弧能力很強(qiáng)，當(dāng)切斷小電感電流時，往往在電弧電流到達(dá)零點前，就被強(qiáng)行開斷，發(fā)生電流截斷現(xiàn)象(簡稱截流)，以致引起過電壓。
以斷路器開斷空載變壓器為例，等值電路圖見圖1所示。
圖1開斷空載變壓器等值電路
圖中l(wèi)為變壓器勵磁電抗，c為變壓器對地電容。當(dāng)斷路器開斷電路時，如果發(fā)生截流，截流后電弧熄滅，變壓器側(cè)在電感l(wèi)和電容c之間將發(fā)生磁場能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡妶瞿芰康倪^程，設(shè)截流電流為i0，電容上電壓為uc，則
1/2li20=1/2cu2c
即電容上最大電壓值為；
式中z0--變壓器波阻抗
可見，加在空載變壓器上的電壓(也就是uc)與截斷電流及變壓器阻抗有關(guān)。一般變壓器的l較大而c較小，波阻抗可達(dá)幾萬歐以上，如果截斷電流發(fā)生在小電感電流的峰值時，在變壓器上可能出現(xiàn)較高的過電壓。在運(yùn)行中曾發(fā)生過高達(dá)五倍額定電壓的過電壓，這將對設(shè)備絕緣造成威脅。
變壓器上產(chǎn)生的過電壓，同時也加在斷路器的觸頭上，有可能會使弧隙擊穿。
斷路器開斷空載變壓器發(fā)生過電壓的主要原因，是由于斷路器對小電感電流的截流而引起，其嚴(yán)重程度隨斷路器型式與特性而異。油斷路器一般不會發(fā)生截流，但往往因開斷小電感電流時滅弧能力弱而導(dǎo)致熄弧困難。為此少油斷路器中大多加裝壓油活塞裝置，為斷口剛分離時提供附加油流，使電弧盡快熄滅。而空氣斷路器由于滅弧能力強(qiáng)，截斷電流可達(dá)幾十安，產(chǎn)生危險的過電壓，通常在斷路器斷口間并聯(lián)一個非線性電阻或并聯(lián)一個由電容和電阻串聯(lián)的分支。至于六氟化硫斷路器和真空斷路器，則因使用的滅弧介質(zhì)特性較好，截流只有幾安，不會引起過電壓。
2、高壓斷路器開斷電容電流的工作狀態(tài)
在電力系統(tǒng)中，斷路器也應(yīng)可靠地開斷電容性電路，如開斷空載遠(yuǎn)距離輸電線路或開斷電容器組等。其開斷電流一般也不大，但與開斷小電感電流不同。特別是開斷110kv及以上的空載長線路，所產(chǎn)生的過電壓直接威脅著電網(wǎng)的安全。
開斷遠(yuǎn)距離輸電線路等值電路圖見圖2。
圖2開斷遠(yuǎn)距離輸電線路的等值電路
圖中l(wèi)、c分別為線路的等效電感和電容，由于空載運(yùn)行，通常ωl<<1/ωc
在斷路器開斷電路時，電容電流超前電壓90°，當(dāng)電弧電流過零時電弧熄滅，電容兩端電壓為最大值，若電源電壓為u＝umcosωt，則ucm=um。斷路器斷口間的恢復(fù)電壓為：
uht=umcosωt-um
顯然，斷路器若能順利開斷，恢復(fù)電壓最大值只是2um，若不能順利開斷，發(fā)生重燃，且弧隙擊穿發(fā)生在電流過零后的0.01s，此時電源電壓為um，相當(dāng)于電源電壓為um的直流電源經(jīng)l后，突然加在已充有電壓-um的電容上，電路中將出現(xiàn)高頻振蕩，振幅為2um。重燃后，經(jīng)半個周期，振蕩電壓達(dá)到3um，電容上將出現(xiàn)三倍過電壓，若電弧在高頻電流過零時熄滅，恢復(fù)電壓最大值時擊穿，則電容上將出現(xiàn)五倍過電壓。依此類推，過電壓在最不利條件下將按3、5、7、9倍增長，從而威脅著電網(wǎng)的安全。
運(yùn)行實踐表明：斷路器開斷電容電路時，過電壓并非如此嚴(yán)重。因為弧隙擊穿不一定都發(fā)生在電流過零后半個周期內(nèi)，而是具有分散性，電弧也不是都發(fā)生在電流第一次過零時。所以實際產(chǎn)生的過電壓數(shù)值要小得多。
為此，我國規(guī)定110～330kv線路最大允許過電壓倍數(shù)和開斷長線路允許電流的參考值，見表1。
表1允許電流參考值
額定電壓(kv)
110
220
330
過電壓倍數(shù)(相電壓倍數(shù))
3.5
3.0
2.75
開斷空載長線路(a)
31.5
125
315
為防止過電壓，最好選用高性能的高壓空氣斷路器和真空斷路器等。110kv及以上的高壓斷路器一般都在主斷口的兩端加設(shè)并聯(lián)電阻和輔助斷口。此外，電網(wǎng)中的避雷器和并聯(lián)電抗器也有限制過電壓的作用。
3、高壓斷路器切斷近距離故障的工作狀態(tài)
近距離故障是指在大容量系統(tǒng)中，距離斷路器出線端數(shù)百米至數(shù)km的線路上發(fā)生短路故障，并稱為近區(qū)故障。
高壓斷路器開斷近距離故障等值電路圖見圖3。
圖3
圖中l(wèi)1、c1為斷路器電源側(cè)電路的等值電感和對地電容，l2、c2為線路側(cè)等值電感和對地電容。斷開前瞬間，斷口兩端對地電壓都是u0。斷開后，斷路器兩側(cè)為兩個獨立電路，將按各自規(guī)律變化，ua和ub不再相等，斷口上的恢復(fù)電壓為uht=uab=ua-ub左側(cè)，電源對初始電壓為u0的電容c1進(jìn)行高頻充放電，最后過渡到電源電壓，其ua的變化為：
ua=um-(um-u0)cosω1t
式中
右側(cè)，開斷前，c2已充有u0的電壓，斷開后，b點出現(xiàn)高頻振蕩電壓，振蕩角頻率為：
由于距離不大，假定l2c2<